Elektriahelad ja elektroonika alused. Eksami materjal (7)

Kordamisküsimused
1. Siinuskõveraid iseloomustavad suurused
2. Siinusvoolu hetkväärtus, efektiivväärtus ja amplituudväärtus.
3. Võimsustegur ja selle parendamine.
Seda, kui suure osa moodustab aktiivvõimsus näivvõimsusest, näitab võimsustegur
4. Resonantsinähtus elektriahelates.
Kui induktiiv - ja mahtuvustakistused on võrdsed.
5. Vahelduvvoolu võimsus.
Vahelduvvoolu tugevuse efektiivväärtuseks nimetatakse sellise alalisvoolu tugevust, mille korral aktiivtakistusel eraldub vaadeldava vahelduvvooluga võrreldes ühesugune võimsus.
Aktiivvõimsuseks nimetatakse vahelduvvooluahelas aktiivtakistusel eralduvat võimsust.
6. Magnetväli.
Magnetvaljaga on tegemist pusimagneteid ja vooluga juhet umbritsevas keskkonnas.
Magnetvalja kujutatakse magnetvalja joujoontega, mis on alati kinnised. Pusimagnetite ja ka elektromagnetite puhul on magnetvalja joujooned suunatud valjaspool magnetit
pohjast lounasse ja sees vastupidi. Magnetvälja suund määratakse kruvireegli abil:
Kui paremkeermega kruvi liigub voolu suunas, siis uhtib selle poorlemine magnetvalja suunaga.
7. Magnetvälja iseloomustavad suurused.
Magnetvalja iseloomustatakse magnetvoo tihedusega B, mille uhik on tesla (T).
Magnetvoo tihedus B ja magnetvalja tugevus H on seotud omavahel valemiga
B= Hmüü a
Magnetvoo tihedus soltub magnetvalja tugevusest ja keskkonna omadustest, kus vali levib.
Keskkonda iseloomustab selle magnetiline labitavus μa (absoluutne magnetiline labitavus).
Magnetvoo tihedust labi mingi pinna nimetatakse magnetvooks F.
Homogeenses valjas , kus magnetvoo tihedus on pinna S koikides punktides uhesugune ja kui
magnetvoog on risti selle pinnaga
F = BS.
8. Magnetvälja omadused.
I omadus:
Kui magnetvaljas on vooluga juhe, siis talle mojub mehaaniline joud.
Juhtmele mojuva jou suund maaratakse vasaku kae reegliga :
Kui magnetvali on suunatud vasaku kae peopessa ja voolu suund juhtmes uhtib valjasirutatud
sormede suunaga, siis mojub juhtmele joud poidla suunas.
II omadus:
Kui juhe liigub magnetvaljas, siis indutseeritakse temas elektromotoorjoud. Indutseeritud elektromotoorjou suund maaratakse parema kae reegi abil:
Kui magnetvoo tiheduse vektor on suunatud parema kae peopessa ja juhe liigub korvaleviidud
poidla suunas, siis juhtmes indutseeritud elektromotoorjou suund uhtib valjasirutatud sormede
suunaga.
9. Püsimagnetid, elektromagnetid , magnetahelate konstruktsioonid .
Püsimagnet on keha, mis on pusivalt magneetunud ka siis, kui valine magnetvali puudub.
Praktikas saadakse pusimagnetid tegelikult terase magneetimise teel elektrivooluga. Ferromagnetilise sudamikuga pooli nimetatakse elektromagnetiks. Keevitustrafo magnetahel, Vaikese voimsusega trafo magnetahel, Relee voi lulitusseadme magnetahel, Rongassudamikuga trafo magnetahel ehk toroid
10. Trafo otstarve.
Trafosid kasutatakse
• elektrienergia edastus - ja tarbimispinge muutmiseks (joutrafod);
• vahelduvpinge - ja voolude mootmisel (mootetrafod);
• elektriahelate sidestamiseks (sidestustrafod);
• pinge- voi vooluimpulsside tekitamiseks voi muundamiseks (impulsstrafod);
• tarvitite kasitsemisohutust tagavaks galvaaniliseks eraldamiseks (eraldustrafod)
11. Trafo üldmõisted ja ehitus.
Trafo on seade, mis muudab uhe suurusega pinge sama sagedusega teise suurusega pingeks.
Trafo koosneb sudamikust ja sudamikule asetatud kahest voi mitmest mahisest.
Sudamiku osi, millele on asetatud mahised, nimetatakse sammasteks. Valjaspool mahiseid olevaid
osi nimetatakse ikkeks.
Trafod liigitatakse mahiste arvu jargi
• kahe mahisega trafodeks;
• kolme mahisega trafodeks;
• mitme mahisega trafodeks.
Vahelduvvoolu liigi jargi on trafod
• uhefaasilised;
• kolmefaasilised;
• mitmefaasilised.
12. Trafo töötamispõhimõte.
13. Kaod trafodes ja nende määramine.
Umbermagneetimiseks
kulunud kadu nimetatakse hüstereesikaoks. Teatud osa energiast kulub trafo sudamikus tekkiva
pöörisvoolukao katmiseks ja sudamiku ümbermagneetimiseks. Neid kadusid nimetatakse
kokku teraseskadudeks. Samuti eraldub primaarmahises teda labiva voolu toimel soojus.
Voimsust, mis laheb mahises kaotsi, nimetatakse vaseskaoks. Tuhijooksul on vaseskaod tuhised ja
seetottu on vaike ka tuhijooksuvoolu aktiivkomponent.
14. Trafo talitlemine koormusel .
15. Trafo tööd iseloomustavad karakteristikud.
U2 ja I2 vaheline seos on väliskarakteristik. Kasuteguri sõltuvus koormusest.
16. Kolmefaasiline neljajuhiline süsteem sümmeetrilise tarviti korral.
Summeetrilise tarviti korral on faaside komplekstakistused vordsed:
Za=Zb=Zc. Arvutus lihtsustub, sest piisab ainult uhe voolu leidmisest. Summeetrilise koormuse korral faasivoolud ja
faasinihked on vordsed, faasivoolud moodustavad summeetrilise voolude susteemi . Faasivoolude
summa Ia+Ib+Ic=In=0.
Summeetrilise tarviti korral puudub neutraaljuhis vool.
17. Kolmefaasiline neljajuhiline süsteem mittesümmeetrilise tarviti korral.
Susteemi iga faasi talitlus ei soltu ulejaanud kahe faasi talitlusest, sest vool leitakse selle faasi
tarviti parameetrite pohjal.
Faasivoolud leitakse Ohmi seaduse alusel: Ia=Ua/Za
Neutraaljuhi vool In on vastavalt Kirchhoffi I seadusele vordne kompleksfaasivoolude summaga:
18. Kolmefaasiline kolmejuhiline süsteem tähtlülituses mittesümmeetrilise tarviti korral.
Vaata punkt 17
19. Kolmefaasiline kolmejuhiline süsteem tähtlülituses sümmeetrilise tarviti korral.
Siin on voolude arvutus sarnane voolude arvutusega neljajuhilises susteemis:
• faasipinged moodustavad summeetrilise susteemi ning Uf=Ui/ruutjuur3
• arvutus tehakse uhe faasi kohta, sest summeetrilise tarviti puhul on koik faasivoolud
vordsed. Faasinihkenurga faasipinge ja faasivoolu vahel voime leida takistuskolmnurgast. If=Uf/Zf
20. Kolmefaasiline kolmejuhiline süsteem kolmnurklülituses mittesümmeetrilise tarviti korral.
Kui tarviti on mittesummeetriline (Za ei võrdu Zb jne), siis rikutakse faasipingete ja –voolude
summeetria. Tarviti liinipinged ab U , bc U ja ca U jaavad samaks tanu generaatori (trafo) suurele voimsusele,
kuid neutraalpunkti potentsiaal muutub ning tekib pinge neutraalpunktide vahel.Pinge
neutraalpunktide vahel leitakse kahe solme meetodi abil
kus A Y , B Y ja C Y on kompleksfaasijuhtivused.
Tarviti faasipinged erinevad generaatori (trafo) faasipingetest neutraali nihkumise tottu:
Faasi- ja liinivoolud leitakse Ohmi seaduse abil:
Generaatori faasipinged A U , B U ja C U moodustavad summeetrilise pingete susteemi. Seejarel
joonestame neutraalpunktide vahelise pinge nN U . Neutraalpunktist n lahtuvad tarviti faasipinged
a U , b U ja c U .
21. Kolmefaasiline kolmejuhiline süsteem kolmnurklülituses sümmeetrilise tarviti korral.
Sümmeetrilisel koormusel ( AB BC CA Z = Z = Z ) on faasivoolud vordsed ja nad on nihutatud
uksteise suhtes 120o. Liinivoolud saadakse analoogselt eelnevale Kirchhoffi I seaduse abil ja ka
need moodustavad voolude summeetrilise susteemi. Sel juhul Ii=ruutjuur3 If
22. Kolmefaasiline võimsus.
23. Mõõtmismeetodid.
Mõõtmised jagunevad
a) otsesteks;
b) kaudseteks
Otsesel mõõtmisel võrreldakse mõõdetavat suurust vahetult sama liiki suurusega. Selleks
kasutatakse gradueeritud mõõteriistu ja mõõtetulemus saadakse tavaliselt ühe mõõtmisega. Otsesel
mõõtmisel on kaks meetodit:
• Vahetu hindamise meetod. Mõõtesuuruse väärtus loetakse vahetult selle suuruse ühikuis
gradueeritud mõõteriista skaalalt.
• Võrdlusmeetod. Sel juhul määratakse mõõdetava tulemuse väärtus antud suuruse mõõduga
vahetu võrdlemise teel.
Kaudsel mõõtmisel otsitavat suurust ei mõõdeta vahetult, vaid arvutatakse teiste suuruste mõõtmise
ja mõõdetud ning otsitava suuruse vahelise tuntud seose alusel. Näiteks mõõdetakse kaudselt
takistust voltampermeetri meetodil.
24. Mõõtevead.
Kui täpselt ja hoolikalt püütakse mingit suurust mõõta, ei saa ühtki mõõtmist teostada absoluutse
täpsusega. Mõõtevead on paratamatu nähtus. Põhjusteks on
• mõõteriista ebatäpsus
• mõõtmismeetodi ebatäiuslikkus
• kogemuste vajakajäämine
• mõõtetingimuste muutumine jne.
Mõõteviga on mõõtetulemuse erinevus mõõdetava suuruse tõelisest väärtusest.
Seetõttu tuleb mõõtmisel määrata nii mõõdetud suuruse väärtus kui ka selle täpsuse.
Absoluutseks mõõteveaks Δx nimetatakse mõõdetud suuruse väärtuse x ja tõelise väärtuse x0 vahet
Δx = x – x0
Absoluutne mõõteviga on väljendatud mõõdetava suuruse ühikutes.
Suhteline mõõteviga on absoluutse mõõtevea ja tõelise väärtuse suhe protsentides
Kuna x ja x0 erinevad teineteisest vähe, siis asendatakse süstemaatilise vea praktilistes arvutustes x0
katse käigus saadud tulemusega x.
Mõõtevead jagunevad kolme rühma:
1. Süstemaatilised vead
2. Juhuslikud vead
3. Eksitused
Süstemaatilised vead on mõõtevead, mis jäävad antud suuruse korduval mõõtmisel muutumatuks
või nende muutumine allub mingile kindlale seaduspärasusele. Süstemaatiliste vigade põhjused
võivad peituda mõõtemeetodis endas, mõõteinstrumentide ebaõiges paigalduses mõõtmiseks,
mõõteriistade ebatäiuslikkusest jne.
Juhuslikud vead võivad olla suuruselt ja märgilt erinevad. Nad ei allu mingitele seaduspärasustele,
sest nende põhjused on juhuslikku laadi . Juhuslike vigade mõjust mõõtmistulemustele võib lahti
saada katseandmete vastaval töötlemisel.
Eksitused on vead, mis moonutavad jämedalt mõõtmistulemusi. Nende hulka kuuluvad vale lugem,
andmete valesti üleskirjutamine jne. Eksitused tuleb mõõteandmete töötlemisel kui mitteusaldusväärsed
kõrvale jätta.
25. Pinge mõõtmine.
Pinge mõõtmiseks ahela osas kasutatakse voltmeetrit, mis lülitatakse selle osaga rööbiti. Voltmeetri
mõju vähendamiseks ahela tööle peab voltmeetri sisetakistus olema suur võrreldes ahela osa
takistusega.
Voltmeetril on tavaliselt mitu piirkonda. Kui pinge suurus pole ligikaudu teada, siis tuleb valida
kõige suurem piirkond. Õigesti valitud piirkonna korral on osuti skaala viimases kolmandikus.
Mõõtemehhanismist omatarbest põhjustatud mõõtetulemuste moonutusi hinnatakse mõõtmismeetodi
vea järgi. Mõõtepiirkonna suurendamiseks, ühendadakse manganiinist eeltakisti jadamisi voltmeetriga.
26. Voolu mõõtmine.
Voolu mõõtmiseks ahela osas lülitatakse sellesse jadamisi ampermeeter . Mõõteriista mõju
vähendamiseks ahela voolule peab ampermeetri takistus olema võimalikult väike.
Ampermeetril on tavaliselt mitu piirkonda. Kui voolu suurust ligikaudu ei teata, siis tuleb valida
kõige suurem piikkond. Õigesti valitud piirkonna korral on osuti skaala viimases kolmandikus.
Alalisvoolu mõõtmisel on levinuimaks magnetoelektrilised ampermeetrid , kuid sobivad on kõik
ampermeetrid. Vahelduvvoolu mõõtmiseks ei sobi aga magnetoelektriline ampermeeter.
Ampermeetri sisetakistusest põhjustatuna esineb voolu mõõtmisel samuti meetodi viga. Eeldades,
et on teada tarviti takistus R ja ampermeetri sisetakistus A R , leiame meetodi vea. Ahela vool ilma
ampermeetrita. Pärast ampermeetri juurdelülitamist on vool ahelas. Meetodi veaks kujuneb.
Mida suurem on tarviti takistus R võrreldes ampermeetri sisetakistusega A R , seda väiksemaks jääb
ampermeetrist põhjustatud viga.
Ampermeetri piirkonna laiendamiseks kasutatakse
• šunti alalisvoolu korral;
• voolutrafot vahelduvvoolu korral.
Kui alalisvoolu mõõtmisel vool ületab ampermeetri nimivoolu ( n I > I ), siis kasutatakse šunti, mis
ühendatakse ampermeetriga rööbiti.
Vahelduvvoolu mõõtmisel laiendatakse ampermeetri mõõtepiirkonda voolutrafo abil,
millel on ferromagnetiline südamik ja kaks mähist. Voolutrafod võivad olla
• laboratoorsed ;
• tööstuslikud.
Voolutrafo primaarmähis keerdude arvuga w1 ühendatakse mõõdetavasse ahelasse,
sekundaarmähisega, millel on w2 keerdu, ühendatakse aga ampermeeter,
mille nimipiirkond võrdub voolutrafo sekundaarvooluga
(tavaliselt 5 A). voolutrafo ülekandetegur.
27. Takistuse mõõtmine.
Takistust võib kaudselt määrata ampermeetri ja voltmeetri abil.
Takistus voltmeetri ja ampermeetri näitude kaudu:
Takistuse leidmiseks Ohmi seaduse järgi tuleb tegelikult pinge takisti klemmidel Ur
jagama vooluga läbi takisti Ir :
Kuna voltmeeter mõõdabki pinget takisti klemmidel ( Ur =Uv ), siis ei teki viga
voltmeetriga pinge mõõtmisel. Voltmeeter põhjustab aga vea voolu mõõtmisel, sest
ampermeetri poolt mõõdetud vool A I erineb takistit läbivast voolust R I voltmeetrit läbiva
voolu V I võrra: Kuid need vead on väikesed. See skeem sobib väikeste takituste mõõtmiseks.
28. Alalisvoolu ja ühefaasilise vahelduvvoolu võimsuse mõõtmine.
Alalisvoolu võimsust võib leida kaudselt ampermeetri ja voltmeetri näidu kaudu, kuna P = UI.
Võimsust võib otse mõõta ka vattmeetri abil nagu aktiivvõimsust vahelduvvoolu puhul.
Aktiivvõimsust mõõdetakse vattmeetriga.
Vattmeetri voolumähis ühendatakse tarvitiga jadamisi,
pingemähis (punane) aga rööbiti. Tärniga märgitud klemmid
ühendatakse tavaliselt toiteallika poole.
Kuna aktiivvõimsus leitakse valemiga P = UI cos, siis
vattmeetril on kaks nimisuurust ─ nimipinge ja nimivool.
Voolumähist läbiv vool ei tohi ületada vattmeetri mähise
nimivoolu In, pingemähisele rakendatav pinge ei tohi
ületada vattmeetri mähise nimipinget Un.
Vattmeetri näidu järgi ei saa otsustada tema mähiste koormatuse üle.
Näiteks mõõtes reaktiivse iseloomuga tarviti (cos φ on väike) aktiivvõimsust, võib juhtuda, et
pingemähisele on rakendatud mitmekordselt suurem pinge (pingemähise piirkond on valitud
valesti) kui mähisele lubatud. Sel juhul ei ole osuti hälve märkimisväärne, kuid ülekoormatud
pingemähis võib läbi põleda.
29. Aktiivvõimsuse mõõtmine kolmefaasilise ahela mittesümmeetrilise koormuse korral.
Võimsuse mõõtmine kahe vattmeetriga (üks
võimalik variant)
Vattmeetri voolumähised ühendatakse kahte
liinijuhtmesse ja pingemähiste tärniga
märkimata otsad kolmanda liinijuhtmega.
Sõltuvalt tarviti iseloomust (st võimsustegurist)
võib ühe vattmeetri näit olla negatiivne.
Siin mõõdetakse kolmefaasilise asünkroonmootori
võimsust kahe vattmeetriga. Vattmeetri voolumähised
on ühendatud kahte liinijuhtmesse ja
pingemähiste tärniga märkimata otsad kolmanda
liinijuhtmega (eelmise meetodi teine variant).
Lisaks on kasutusel ampermeetri ja vattmeetri
voolupiirkonna laiendamiseks voolutrafod.
Vattmeetrite ja voolutrafode ühine konstant
Kolmefaasilise ahela aktiivvõimsus
30. Aktiivvõimsuse mõõtmine kolmefaasilise ahela sümmeetrilise koormuse korral.
Z A = Z B = Z C . Seetõttu on kõikide faaside
võimsused võrdsed ja piisab ainult ühe faasi
aktiivvõimsuse mõõtmisest.
Skeemil mõõdab vattmeeter A-faasi võimsust A P ,
sest vattmeetri voolumähist läbib faasivool A I ja
pingemähisele langeb faasipinge A U . Neutraaljuhi
olemasolu ei oma tähtsust.
Kolmefaasilise ahela aktiivvõimsus
P = 3Pf .
31. Pooljuhtseadiste klassifikatsioon.
32. Pooljuhttakistid.
Termotakistid:
Seadis, mis põhineb metalli (peamiselt peenikese plaatina - või vasktraadi) või
pooljuhi elektritakistuse sõltuvusel temperatuurist. Pooljuhttermotakisteid on kahte tüüpi:
1) Termistorid valmistatakse metallioksiididest ja nende takistus väheneb temperatuuri tõustes ning
seega nende takistuse temperatuuritegur on negatiivne. Termistore kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks ja elektrilülituste temperatuurisõltuvuse kompenseerimiseks.
2) Posistorid on positiivse takistuse temperatuuriteguriga pooljuhttermotakistid. Need muudavad väga
vähe oma takistust temperatuurivahemikus 0 kuni 75 ŗC, säilitades takistuse umbes 100 oomi . Positiivse takistuse temperatuuriteguriga termistoride kasutusvaldkonnaks on liigvoolude eest kaitsmine. Lubatud voolust väiksemate väärtuste puhul on termistori kuumenemine tühine ja takistus väike.
Varistorid : Takistid, mille takistus väheneb pinge kasvades. Varistore kasutatakse vooluahelate kaitsmiseks liigpingete eest, mis tekivad näiteks induktiivse koormuse lülitamisel. Neid rakendatakse voolu ja pinge stabilisaatorites, automaatreguleerimisseadmetes. Varistore valmistatakse isegi kilovatiste võimsustega.
Fototakistid :
Fototakisti on pooljuhtseadis, mille takistus väheneb valguse toimel. Fototakistite takistus väheneb valgusvoo mõjul, mistõttu saab nende abil muundada valgussignaale elektrisignaalideks.Fototakisti ühendatakse toiteallika ahelasse ükskõik kumba pidi. Valgustuse puudumisel on fototakistil maksimaalne takistus, mida nimetatakse pimetakistuseks.
Ahelas on siis nõrk vool. Fototakisti valgustamisel selle takistus väheneb ja vool suureneb. Fototakisteid kasutatakse signalisatsiooniseadmetes ja fotoreleedes; infrapunase kiirguse tehnikas öise vaatluse seadmetes ja soojuspeilingaatorites.
Tensotakistid:
Tensotakisti on pooljuhtseadis, mille takistus sõltub deformatsioonist. Tensotakisteid kasutatakse väikeste deformatsioonide mõõtmiseks ja rõhuandurites..
33. Pooljuhtdioodid .
Alaldusdiood:
Pooljuhtdiood on ühe pn- siirdega ja kahe metallväljaviiguga pooljuhtseadis.
Ühesuunalise elektrijuhtivuse tõttu kasutatakse dioode alaldites ja kõrgsagedusdetektorites. Dioodid valmistatakse põhiliselt ränist või germaaniumist. Ideaalse dioodi pärisuuna takistus on null ja vastusuuna takistus lõpmatult suur ehk päripingelang ja vastuvool on võrdsed nulliga. Diood juhib hästi ühes suunas (pärisuunas) ja halvasti teises suunas (vastusuunas). Selleks et diood juhiks, tuleb ta lülitada pärisuunda. Selleks ühendatakse patarei plussklemm dioodi p-kihi ehk anoodiga (joonis 8.10, a) ja miinusklemm n-kihiga ehk katoodiga. Polaarsuse muutmisel
läbib dioodi vastuvool v I , mis on tühine võrreldes normaalse pärisuuna vooluga p I . Selline lülitus
on kujutatud joonisel 8.10, b. Pärivoolu läbimisel tekib dioodi anoodi ja katoodi vahel päripinge p U . Tavaliselt see on väiksem ühest voldist. Germaaniumdioode iseloomustavad tunduvalt väiksemad päripinged võrreldes
ränidioodidega sama pärivoolude korral. Kuid neil on tunduvalt suurem vastuvool, näiteks 1 μA, kui ränidioodil on see sama päripinge 50 V korral 10 nA. Dioodide jaotamine alaldus- ja impulssdioodideks on küllalt suvaline . Nad on vahetatavad.
Ehituselt jagunevad dioodid veel
punktdioodideks;
pinddioodideks.
Punktdioodidel on pn-siirdeks metallteraviku ja pooljuhtplaadi kontaktpunkt. Selliste dioodide pnsiirde
väike elektrimahtuvus võimaldab neid kasutada kõrgsagedusvoolude alaldamiseks, st
detektorite koosseisus. Alaldusdioodidena ehk pooljuhtventiilidena on kasutusel põhiliselt ränidioodid.
Pooljuhtstabilitron
Stabilitron on eritüüpi ränidiood, mis töötab läbilöögipingega võrdse vastupingega ja hoiab temaga
paralleelselt ühendatud koormusele rakendatud toitepinge või koormusvoolu muutumisel sellele
mõjuva pinge peaaegu muutumatuna. Stabilitroni läbilöögipinged, mis on stabiliseerimispingeks, on vahemikus 2,4 kuni 91 V. Stabilitroni, mille läbilöögipinge on 5,1 V, on kujutatud joonisel 8.13. Stabilitroni töö põhineb pn-siirde teatud kindla vastupinge Uv ületamise järgneval järsul dioodi takistuse vähenemisel ja seda läbiva voolu tugevnemisel.
Varikap
Varikap ehk mahtuvusdiood on pooljuhtdiood, mille pn-siiret kasutatakse elektriliselt tüüritava
mittelineaarse kondensaatorina. Varikappe kasutatakse võnkeringide häälestamiseks soovitud sagedusele.
Valgusdiood
Valgusdiood on pooljuhtseadis, mis muundab elektrienergiat valguskiirguse energiaks.
Valgusdiood tarbib tunduvalt vähem energiat kui hõõglambid. Kui esialgu leidsid nad kasutamist
indikaatoritena, siis on viimasel ajal suure valgusviljakusega valgusdioodide kasutusevõtmise
tulemusel hakanud levima valgusdioodide kasutamine valgustuspaigaldistes. Valgustuspaigaldistes kasutatavad valgusdioodid on väikepingelised (enamasti alalispingel 37 V
talitlevad) väikesemõõtmelised (läbimõõduga 15 mm) pooljuhtseadised, mis on varustatud
sisseehitatud nõguspeegli ja läätsega ja mis kiirgab valgust kitsama või laiema vihuna mingis ühes
suunas. Nad on nii värvilised (kollased, punased, rohelised, sinised) kui ka valged. Valgustuseks
ettenähtud valgusdioodid on 15-vatised, nimipinge 3,6 või 6,8 V, valgusviljakus 1030 lm/W ja
eluiga kuni 40 000 tundi. Vastupinge umbes 5 V võib rikkuda valgusdioodi Punased valgusdioodid tulid kasutusele 1961. aastal ja leidsid kasutamist signaallampidena. 1975.
aastal lisandusid kollased, oranžid ja rohelised valgusdioodid. Kui 1982. aastal tulid välja sinised
valgusdioodid ning seejärel ka valged valgusdioodid, siis sai võimalikuks valgusdioodide kasutamine
ka valgustuses.
Praegu on valgusdioodid hakanud reklaamvalgustuses välja tõrjuma kõrgepingelisi huumlahenduslampe,
valgusfoorides, autode signaaltuledes ja kandelampides hõõglampe.
Fotoelement
Fotoelement on pooljuhtseadis, mis muundab valgusenergia elektrienergiaks. Ventiilfotoelementides kasutatakse kõige sagedamini räni. Kui kahe õhukese p- ja n-pooljuhikihi
vahel moodustuva p-n-siirdesse satuvad footonid, siis põhjustavad need erimärgiliste laengute
eraldumist ja laengukandjate (elektronide ja aukude) liikumist vastaselektroodidele. Selle tulemusel
tekib elektromotoorjõud (vooluta olekus ca 0,6 V) ja kui väline vooluahel on suletud, siis elektrivool .
Normaaltalitlusel on fotoelemendi pinge ca 0,5 V. Kiirguse soovimatu peegeldumise vältimiseks
on fotoelement kaetud peegeldusvastase kihiga. Sobiva voolu saamiseks ühendatakse fotoelemendid
jada- ja rööpühenduse kombineerimise teel mooduliteks, need aga omakorda patareideks.
Fotoelementide mooduleid valmistatakse võimsusega mõnest millivatist kuni mõnesaja vatini.
Tööstuslikult toodetud fotoelementide kasutegur on 1417%.
Fotoelemente kasutatakse taskuarvutite toiteks, signalisatsioonisüsteemide toiteallikatena. Patareidena
ühendatuna kinnitatakse hoonete katusele ja kasutatakse kohaliku elektritoiteallikana. Päikesepatareidega
on varustatud kõik tehiskaaslased .
Keskkonnasõbraliku fotoelementide eelised energiaallikana seisnevad liikuvate osade puudumises,
hooldamise lihtsuses ja kõrges töökindluses. Puuduseks on suur erimaksumus ja väike kasutegur.
Türistor
Türistor on mitme pn-siirdega pooljuhtseadis, mille tunnusjoonel on negatiivse
diferentsiaaltakistusega lõik. Türistorid valmistatakse ränist. Sisselülitatud (avatud) türistoril on väike takistus, väljalülitatud (suletud) türistoril aga suur takistus. Türistore liigitatakse tüürimismooduse järgi:
mittetüüritavad, kui türistoril on ainult kaks elektroodi ( anood ja katood ). Tema sisselülitamiseks (avamiseks) ja väljalülitamiseks (sulgemiseks) tuleb muuta toitepinge polaarsust. Sellist türistori nimetatakse ka dinistoriks.
tüüritavad, kui türistoril on kolm elektroodi (anood, katood ja tüürelektrood). Sellist türistori
nimetatakse ka trinistoriks. Türistore saab sisse lülitada kas kindla polaarsuse ja väärtusega anoodpinge või tüürelektroodile antava elektripinge abil. Tüüritavaid türistore, mida saab ainult sisse lülitada, nimetatakse üheopratsioonilisteks. Türistore, mida saab tüürvoolu abil ka välja lülitada, nimetatakse kaheoperatsioonilisteks.
Kasutatavamad on üheoperatsioonilised türistorid, mille väljalülitamiseks tuleb katkestada
anoodvool või muuta anoodpinge polaarsust. Türistore kasutatakse põhiliselt alaldites reguleeritava väljundpinge saamiseks, vaheldites ja sagedusmuundurites.
34. Fototakistid, tensotakistid, varistorid.
Vaata punkt 32.
35. Stabilitronid.
Vaata punkt 33
36. Valgusdioodid.
Vaata punkt 33
37. Fotoelemendid.
Vaata punkt 33
38. Türistorid.
Vaata punkt 33
39. Vahelduvvoolu alaldamine.
Alaldamine on vahelduvvoolu muundamine alalisvooluks. Seadist, mis muundab vahelduvvoolu
alalisvooluks, nimetatakse alaldiks. Vaikesevoimsuselised alaldid on ette nahtud pohiliselt elektroonika - ja raadioseadmete toitmiseks vahelduvvooluvorgust. Suure voimsusega alaldid on kasutusel naiteks elektertranspordis trammide ja trollide kontaktvorgu toitmiseks alalisvooluga. Alaldeid kasutatakse akude laadimiseks, galvaanika-,
elektroluusi-, keevitusseadmete, alalisvoolumasinate ja –aparaatide jm toitmiseks vahelduvvooluvorgust.
Uldjuhul koosneb alaldi kolmest osast: trafost, ventiilist ja silufiltrist. Trafo muundab vahelduvpinge vaartuseni, mis on vajalik alaldi valjundis noutava alalispinge saamiseks. Ventiil on vahelduvvoolu alaldav seadis, milleks nuudisajal on enamasti pooljuhtdiood, mis laseb voolu labi ainult uhes suunas. Ventiilid tagavad uhesuunalise voolu koormusahelas. Selle tulemusena muutub vahelduvpinge pulseerivaks alalispingeks. Selliselt alaldatud valjundpinge pulseerib tugevasti. Pulseeriva pinge silumiseks kasutatakse silufiltreid, mis uhendatakse alaldi valjundklemmidele ja mis sisaldavad reaktiivelemente (kondensaatoreid, induktiivpoole ehk drosseleid). Reaktiivelemendid
salvestavad energia ajal, kui pulseeriva pinge (voolu) hetkvaartus kasvab, ja tagastavad energia,
kui pinge (vool) vaheneb, siludes selliselt pinge (voolu) muutumise. Alaldid jagunevad vastavalt toitepinge faaside arvule
uhefaasilisteks
mitmefaasilisteks.
Uhefaasilised alaldid on omakorda
poolperioodalaldid
taisperioodalaldid.
40. Poolperioodalaldi, seda iseloomustavad suurused.
Lihtsaima uhefaasilise silufiltrita uhe ventiiliga alaldi (joonis 9.2) valjundvool on katkelis-pulseeriv, sest diood juhib voolu ainult vahelduvpinge uhe poolperioodi ajal (joonis 9.3, b). Seetottu nimetatakse uhe ventiiliga alaldit oolperioodalaldiks. Pooljuhtdioodid valitakse alaldi jaoks lahtudes kahest parameetrist:
 dioodile lubatud voolust Ilub parisuunas;
dioodile mojuvast vastupingest Uv, kui diood on suletud. Dioodi oigeks valikuks on vaja teada dioodi labiva voolu kesk-, efektiiv- ja maksimaalvaartust.
Poolperioodalaldi puudused:
tugev pulsatsioon ;
trafo voimsuse ebapiisav kasutamine.
Poolperioodalaldit voib tugeva pulsatsiooni tottu kasutada ainult aku laadimiseks.
41. Sildalaldi, seda iseloomustavad suurused.
42. Keskpunktalaldi, seda iseloomustavad suurused.
43. Alaldatud pinge silumine.
Silufilter peab siluma alaldatud pinget ja voolu. Samal ajal peab alaliskomponendi kadu olema
voimalikult minimaalne. Vaikese voimsusega alaldite puhul kasutatakse valdavas enamuses mahtuvuslikku filtrit . Mahtuvuslikuks filtriks on suure mahtuvusega kondensaator, mis lulitatakse tarvitiga paralleelselt. Kui alaldi
valjundpinge ua uletab kondensaatori pinge uC, siis laadub kondensaator alaldi maksimaalse pingeni.
Kui kondensaatori pinge uC on korgem alaldi valjundpingest ua, siis tuhjeneb kondensaator aeglaselt
vorreldes laadimisega labi tarviti. Selle tagajarjel vaheneb pulsatsioon ja kasvab alaldatud pinge
keskvaartus UD. Mida suurem on kondensaatori mahtuvus , seda siledam on pinge. Taisperioodalaldis
on kondensaatori moju veelgi suurem.
44. Operatsioonivõimendid.
Toopohimottelt on operatsioonvoimendi sarnane tavalisele voimendile. Operatsioonvoimendi
voimendab sisendsignaali pinget voi voimsust nagu tavalinegi voimendi. Kui tavalise voimendi
omadused ja parameetrid on maaratud tema skeemiga , siis operatsioonvoimendi omadused ja
parameetrid aga tagasisideahela parameetritega.
Operatsioonvoimendit iseloomustavad:
suur voimendustegur;
suur sisendtakistus;
vaike valjundtakistus.
Operatsioonvoimendi sai oma nime korgekvaliteedilistelt voimenditelt, mida kasutati
analoogarvutites uuritava protsessi (nt siirdeprotsessi) modelleerimisel ja matemaatiliste
operatsioonide ( summeerimine , integreerimine, diferentseerimine jt) sooritamisel.
Nuudisaegsed operatsioonvoimendid kujutavad endast integraalseid pooljuhtseadiseid, mis on
kasutatavaimad lineaarsed integraallulitused. Oma mootmetelt ja hinnalt ei erine nad palju uksikust
transistorist.